67.Теоретические основы укрепления грунтов.

В Центральных областях европейской части России, на Украине, в Западной Сибири и других регионах, почти отсутствуют месторождения прочных каменных материалов. Не везде имеются обломочные отходы или побочные продукты промышленности, пригодные для использования при строительстве оснований. Все это привело к необходимости использования грунтов зем полотна после их укрепления различными вяжущими материалами для строительства слоев дорожной одежды.

Грунт, смешанный с жидким битумом, цементом или другими вяжущими, после тщательного уплотнения приобретает такие прочность, водо- и морозостойкость, какие необходимы для конструктивных слоев дорожных одежд. Впервые повышение прочностных характеристик глинистых грунтов путем обжига было осуществлено в прошлом столетии при строительстве Транссибирской железной дороги. Однако этот способ требовал большого расхода топлива и применения ручного труда. Идея укрепления различных грунтов вяжущими и использования их как материал для дорожных одежд была выдвинута в середине 20-х годов профессорами М.М.Филатовым, П.Д.Земятченским, В.В.Охотиным и получила дальнейшее развитие и практическое применение в дорожном и аэродромном строительстве. Наиболее доступным и распространенным стал способ укрепления грунтов мин вяжущими (цементами, известью), а в дальнейшем тонко молотыми шлаками, активными золами уноса, белитовыми шлаками и др.

Цементированный грунт обладает достаточной прочностью, но слабой износостойкостью, поэтому непригоден для строительства покрытий без слоя износа.

Наряду с мин вяжущими для укрепления грунтов получили широкое применение органические вяжущие – жидкие битумы и каменноугольные дегти (Бируль, Лысихина, Ястребова).

Недостатками цементогрунтовых оснований явилась их подверженность трещинообразованию и сравнительно малая морозостойкость. Основания из грунтов, укрепленных органическими вяжущими, обнаружили относительно малую водостойкость и теплоустойчивость.

В дальнейшем были предложены комплексные способы укрепления грунтов с одновременным применением мин и органич вяжущих, что значительно повысило качество оснований из укрепленных грунтов. Также были предложены способы укрепления грунтов различными химическими веществами, например синтетическими карбамидными смолами и др.

Результат укрепления грунта зависит от постоянно и временно действующих факторов. Постоянно действующие – минеральный, химический и гранулометрический составы укрепляемых грунтов и применяемые для их укрепления вяжущие материалы или добавки других активных веществ. Временно действующие – технологические операции: разрыхление и тонкое размельчение глинистых грунтов, тщательное перемешивание грунтов с вяжущим и другими веществами, оптимальное увлажнение и максимальное уплотнение смеси.

68.Укрепление грунтов неорганическими вяжущими материалами.

Для укрепления грунтов применяют различные цементы, известь, тонко молотые шлаки, активные золы уноса, а также белитовые и бокситовые шламы.

При укреплении глинистых грунтов необходимо предварительно обеспечить тщательное измельчение комков глинистого грунта до такой степени, чтобы массовая доля комков крупнее 5 мм была не более 25 %. В том числе содержание комков более 10 мм допускается не более 10 %. Необходимо обеспечить точное дозирование добавок и равномерное перемешивание грунта с вяжущим и добавками. В процессе изготовления цементогрунтовой смеси, ее укладки и уплотнения нужно поддерживать оптимальную влажность.

Укреплять цементом теоретически можно все грунты, кроме кислых (рН 4-5) и сильно щелочных (рН 9-12). Наибольший эффект при применении извести достигают, если укрепляют тяжелые суглинки и глины. Черноземные грунты дают хорошие результаты при обработке цементом. Однако реально применение только таких грунтов, которые можно измельчить до необходимой крупности существующими грунтосмесительными машинами.

Применение песков весьма целесообразно при добавлении к ним пылеватых суглинистых грунтов или местных минеральных тонкодисперсных материалов (золы уноса, золошлаковых смесей, шлаковых, известковой пыли).

При выборе вяжущих материалов, методов укрепления, подборе составов смесей и назначении их в конструктивный слой дорожных одежд необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.05.02 – 85. К наиболее важным показателям относят механическую прочность, водо- и морозостойкость.

Различают 3 способа приготовления и укладки цементогрунтовой или другой смеси :1.укрепление грунта земляного полотна смешиванием на дороге с использованием многопроходных машин, автогрейдеров и дорожных фрез; 2.доставка на земляное полотно доброкачественного грунта и смешение фрезами, а лучше автоматизированными машинами комплекта ДС-110 или ДС-150; 3.приготовление смеси в стационарных или полустационарных установках в грунтовом карьере с доставкой готовой смеси автомобилями-самосвалами и распределением ее профилирующими машинами любого типа.

На тепловых электростанциях (ТЭС) в результате сжигания твердого топлива накапливаются отходы в виде зол уноса, золошлаков и шлаков. Золошлаки, удаляемые водным способом, почти полностью теряют вяжущие свойства и находят применение как песчаные или мелкощебенистые грунты. Применение зол сухого удаления, называемых золами уноса, имеет важное значение, так как, используя их вяжущие свойства, можно широко применять для укрепления грунтов. Зола уноса пригодна для укрепления главным образом малосвязных и несвязных грунтов всех видов, а также гравийно-песчаных, грунтощебеночных и других смесей. Золу уноса применяют как самостоятельное вяжущее в количестве 15-30 % от массы грунта или смеси. Для повышения прочности укрепленного грунта добавляют 2-5 % цемента и 0,5 % хлористого кальция от массы грунтосмеси.